Самое основное о подвеске
Амортизаторы сейчас- это обязательный атрибут подвески как на легковых, так и на грузовиках .
«Подвеска» автомобиля – неспециализированное понятие.
Она помогает для соединения колеса с кузовом автомобиля, но независимо от конструктивных схем и типа предназначена для обеспечения надёжного контакта колеса с поверхностью гашения и дороги колебаний кузова, вызванных инерционными силами и неровностями дороги при перемещении.
• При твёрдом креплении, удар о неровность всецело передаётся кузову, только мало смягчаясь шиной, а колебание кузова имеет громадную амплитуду и значительное вертикальное ускорение.
• При введении в подвеску упругого элемента (пружины либо рессоры), толчок на кузов существенно смягчается, но благодаря инерции кузова колебательный процесс затягивается во времени, делая управление автомобилем тяжёлым, а перемещение страшным. Автомобиль с таковой подвеской раскачивается во всевозможных направлениях, и высока возможность «пробоя» при резонансе (в то время, когда толчок от дороги сходится со сжатием подвески в течение затянувшегося колебательного процесса).
• В современных подвесках, чтобы не было перечисленных выше явлений, наровне с упругим элементом применяют демпфирующий элемент – амортизатор. Он осуществляет контроль упругость пружины, поглощая солидную часть энергии колебаний. При проезде неровности пружина, как и в прошлом случае, сжимается. В то время, когда же, по окончании сжатия, она начнёт расширяться, стремясь превзойти собственную обычную длину, солидную часть энергии зарождающегося колебания поглотит амортизатор.
Длительность колебаний до возвращения пружины в исходное положение наряду с этим уменьшится до 0,5 … 1,5 циклов.
Надёжный контакт колеса с дорогой обеспечивается не только шинами, главными упругими и демпфирующими элементами подвески (пружина, амортизатор), но и её дополнительными упругими элементами (буферы сжатия, резинометаллические шарниры), и тщательным согласованием всех элементов между собой и с кинематикой направляющих элементов.
Так, дабы Ваш автомобиль «парил» над дорогой, между дорожным полотном и кузовом должны быть:
– шины
– главные упругие элементы
– дополнительные упругие элементы
– направляющие устройства подвесок
– демпфирующие элементы.
Шины первыми в автомобиле принимают неровности дороги и, как это быть может, в силу их ограниченной упругости, смягчают колебания от микропрофиля дороги.
Шины могут служить индикатором исправности подвески: стремительный и неравномерный (пятнами) износ шин говорит о понижении сил сопротивления амортизаторов ниже допустимого предела.
Главные упругие элементы (пружины, рессоры) удерживают кузов автомобиля на одном уровне, снабжая упругую сообщение автомобиля с дорогой.
В ходе эксплуатации упругость пружин изменяется благодаря старения металла либо из-за постоянной перегрузки, что ведет к ухудшению черт автомобиля:значительно уменьшается высота дорожного просвета, изменяются углы установки колёс, нарушается симметричность нагрузки на колёса.
Пружины, а не амортизаторы удерживают вес автомобиля. В случае если дорожный просвет уменьшился и автомобиль «просел» без нагрузки, значит, пришло время поменять пружины.
Дополнительные упругие элементы (резинометаллические шарниры либо сайлентблоки, буферы сжатия) несут ответственность за подавление высокочастотных вибраций и колебаний от соприкосновения железных подробностей. Без них срок работы элементов подвески быстро уменьшается (в частности в амортизаторах: из-за усталостного износа клапанных пружин).
Систематично контролируйте состояние резинометаллических соединений подвески. Поддерживая их работоспособность, Вы увеличите срок работы амортизаторов.
Направляющие устройства (совокупности рычагов, рессоры либо торсионы) снабжают кинематику перемещения колеса относительно кузова. Задача этих устройств в том, дабы сохранять плоскость вращения колеса (двигающегося вверх при сжатии подвески и вниз при отбое) в положении близком к вертикальному, т.е. перпендикулярно дорожному полотну.
В случае если геометрия направляющего устройства нарушена, поведение автомобиля быстро ухудшается, а износ всех деталей и шин подвески, среди них и амортизаторов, существенно ускоряется.
Отдельное внимание стоит выделить подвеске McPherson: во-первых, такая подвеска взяла необыкновенное распространение на переднеприводных машинах, а во-вторых в данной подвеске амортизатор играет роль направляющего элемента и нагружен боковыми силами.
Демпфирующий элемент гасит колебания кузова, вызванные инерционными силами и неровностями дороги, а следовательно, сокращает их влияние на груз и пассажиров. Он кроме этого мешает колебаниям неподрессоренных весов (мосты, балки, колёса, шины, оси, ступицы, рычаги, колёсные тормозные механизмы) относительно кузова, улучшая тем самым контакт колеса с дорогой.
Работа амортизатора
Амортизаторы, как демпфирующий элемент современной подвески, взяли громаднейшее распространение в силу сочетания эффективности в работе, технологичности и надёжности изготовления. Главной функцией амортизатора есть обеспечение надёжного контакта колеса с дорогой, безопасности и комфорта.
Для исполнения собственной функции амортизатор обязан поглощать определённое количество энергии колебаний, и в случае если правильнее, то не поглощать, а преобразовывать её в тепловую. Количество поглощаемой энергии зависит от массы автомобиля, частоты колебаний и жёсткости пружины.
Работа гидравлического и гидропневматического амортизаторов основывается на двух фундаментальных особенностях жидкости: её вязкости и несжимаемости.
Все создаваемые в мире амортизаторы делятся на две группы:
• Гидравлические (либо масляные)
• Гидропневматические (либо газонаполненные)
Принцип работы гидравлического амортизатора достаточно несложен. В рабочем цилиндре, заполненном особой гидравлической жидкостью, перемещается шток с поршнем, имеющим совершенно верно калиброванную совокупность клапанов.
Рабочие чёрта подбираются лично для наилучшего гашения колебаний подвески каждого автомобиля.
Поясним формирование гидравлической характеристики амортизатора:
• В случае если все клапаны «намертво» закрыты, а прохождение гидравлической жидкости происходит лишь через обходной канал в поршне, окажется полностью твёрдая линейная черта. В случае если включить в работу клапаны сообщения с компенсационной камерой – черта станет «мягче». Несимметричность разъясняется тем, что клапан, раскрывающийся на «сжатии», имеет большее проходное сечение, чем клапан, трудящийся на «отбое».
• В случае если задействовать главные клапаны, расположенные в поршне, форма чёрта уже нелинейна и по увеличения открытия и меря клапанов неспециализированного проходного сечения каналов, делается всё менее «твёрдой».
Об управлемости
Думая о настройке подвески, нужно временно отвлечься от рекламных кампаний и брендов. В первую очередь нужно решить, какой тип амортизаторов соответствует персональному концепту вашего драйва. Отвлечённые понятия функциональности амортизатора звучат очень определенно – гасить вертикальные колебания.
Помимо этого, нельзя забывать и о влиянии амортизаторов на разгонную и тормозную динамику. Так, при разгоне автомобиль «приседает» назад, нагружая задние и разгружая передние колеса, снижая тем самым их сцепление с дорогой. При торможении отмечается обратная картина. Главная нагрузка ложится на передние колеса, а задние только легко притормаживают.
И в той и в второй ситуации совершенным было бы состояние, при котором автомобиль сохранял бы собственный обычное «горизонтальное» положение. Приблизительно та же картина и при маневрировании, но тут нагрузка смещается не по осям, а по сторонам автомобиля. Резюмируя, возможно заявить, что основной задачей амортизаторов есть удержание колеса в постоянном контакте с дорогой чтобы не было утраты контроля над автомобилем. Для чего колесо должно как возможно мягче и четче обогнуть препятствие и без того же четко и скоро возвратиться на дорогу, снабжая нужное сцепление.
Современные тенденции сводятся к тому, что, например, пружины либо рессоры только поддерживают вес автомобиля. Всю другую работу берут на себя как раз амортизаторы, как более надежный инструмент. Вот из-за чего так серьёзен их верный выбор.
Нюансы
При работе амортизатора нужно предусмотреть множество разных характеристик и вариантов его функционирования.
Так как дорога имеет куда более сложное покрытие, чем в теории, да и автомобиль едет не всегда по прямой. Нюансов довольно много. К примеру, пара последовательных кочек заставляют его трудиться прерывисто: не успев толком распрямиться, амортизатор опять обязан трудиться на сжатие. Необходимо обеспечить и комфортное обрабатывание небольших неровностей, а на больших избежать полного сжатия амортизатора, угрожающего его пробоем. Тут, как нигде более, серьёзен компромисс – оптимальный баланс между точной управляемостью и комфортностью.
Следующая громадная неприятность – теплообразование. И чем выше вязкость жидкости либо меньше перепускные отверстия поршня, тем выше жесткость амортизатора и больше выделяется температуры при его работе. Отвод тепла – очень важная задача.
Но и минусовая температура доставляет много неприятностей. При громадном минусе масло, находящееся в амортизатора, может загустеть, что сделает амортизатор более твёрдым. Характеристики смогут изменяться до нескольких десятков процентов. В этом случае все решает верный подбор масла.
Потом вопрос – аэрация. Потому, что в современных амортизаторах наровне с маслом присутствует и некоторый газ, они смогут смешиваться в ходе работы, и масло преобразовывается в пену. А потому, что пена, в отличие от масла, возможно сжата, это быстро снижает эффективность демпфирования. не меньше ответственный вопрос – размещение амортизаторов.
самоё выгодное, с позиций работы, место – как возможно ближе к колесу, совершенно верно перпендикулярно плоскости подвески. Установка амортизатора под углом (как это часто бывает) снижает его демпфирующую эффективность (отклонение от перпендикуляра подвески +/– 50О – эффективность амортизатора 68%). Все вышесказанное возводит амортизаторы с позиции очевидного (с позиций несложного обывателя) автомобильного узла в сложнейшую и многогранную науку. И как в каждый области, тут кроме этого существуют разные конструкторские и компоновочные ответы задач. По собственной конструкции амортизаторы возможно поделить на пара главных типов.
По архитектуре их принято дробить на одно– и двухтрубные. По наполнению: жидкостные (гидравлические) и газовые (с гидравлическим газовым подпором). Существуют и чисто газовые амортизаторы, в которых употребляется высокое давление газа (порядка 60 атм), но они не столь распространены.
Гидравлика…
(Принципиальная схема двухтрубного гидравлического амортизатора)
Гидравлические двухтрубные амортизаторы – некогда самый популярный и недорогой тип демпфирующих стоек.
Они достаточно несложны по конструкции и не столь требовательны к качеству изготовления. Состоит таковой амортизатор из двух трубок: рабочей колбы, где и находится поршень, и внешнего корпуса, предназначенного для хранения избыточного масла. Поршень перемещается во внутренней колбе, пропуская масло через личные каналы и выдавливая часть масла через клапан, находящийся снизу колбы.
Данный клапан время от времени именуют клапаном сжатия, потому, что обычно он несёт ответственность за перетекание масла как раз в данном такте. Эта часть жидкости просачивается в полость между внешним корпусом и колбой, где сжимает воздушное пространство, находящийся при атмосферном давлении в верхней части амортизатора. При перемещении назад задействуются клапана самого поршня, регулируя упрочнение на отбой.
Долгое время как раз такая конструкция превалировала на рынке амортизаторов. Но годы эксплуатации распознали последовательность ее недочётов. Главным минусом есть упомянутая выше аэрация. Особенно при интенсивной работе для того чтобы амортизатора. Замена воздуха азотом (азот, будучи инертным газом, не давал подробностям амортизатора корродировать, в отличие от воздуха) пара улучшила его работу, но не решила проблему всецело.
Помимо этого, такие амортизаторы, имея практически двойной корпус, хуже охлаждаются, что кроме этого отрицательно отражается на их работе. Иначе, в случае если делать их большего диаметра, удается повысить демпфирующие характеристики, в один момент снижая рабочее давление и, как следствие, температуру.
…плюс газ
(Принципиальная схема регулируемого двухтрубного гидравлического амортизатора с газовым подпором (на примере конструкции амортизаторов компании Koni) )
Такие гидропневматические амортизаторы имеют принцип действия и схожую конструкцию с простыми гидравлическими двухтрубными стойками.
Главное отличие в том, что вместо воздуха под атмосферным давлением находится инертный газ (чаще азот) под некоторым давлением (от 4 до 20 атм и более, в зависимости от назначения). Это и имеется так называемый газовый подпор. Значение давления газа возможно разным для различных условий эксплуатации автомобиля.
Кстати, чем больше диаметр патрона, тем меньшее нужно давление газового подпора. Оно может различаться кроме этого для задних амортизаторов и передних. Чем же оказывает помощь газовый подпор?
В первую очередь – пресловутая аэрация. Будучи под давлением, газ не смешивается с маслом столь очень сильно, как в прошлом случае, улучшая работу амортизатора. Но всецело эта неприятность не решена и тут.
Не считая понижения аэрации масла, газовый подпор содействует поддержанию автомобиля, делая роль дополнительного демпфера. Другими словами, даже в том случае, если пружины уже сжались бы, газовый заряд в амортизаторе удерживает верное положение автомобиля, что положительно воздействует на его управляемость. Таковой конструктивный подход разрешает инженерам более гибко доходить к настройкам работы амортизатора, делая его более универсальным, чем простые гидравлические. Неспециализированная неприятность всех двухтрубных амортизаторов – невозможность установки «вверх ногами».
Этому мешает наполняющий их газ.
Одна труба
(Регулируемый амортизатор совокупности CDC на автомобиле Опель Astra разработки ZF)
Такие амортизаторы, как направляться из заглавия, имеют только одну колбу, которая есть и рабочим цилиндром, и корпусом в один момент. Трудятся они равно как и двухтрубные, но в данной конструкции газ находится в том же цилиндре и отделен от масла особенным плавающим поршнем (так называемая схема De Carbon).
Газ (чаще азот) находится в собственной камере, отделенной от масла, под большим давлением (20–30 атм). Однотрубные амортизаторы не имеют нижнего клапана сжатия, как двухтрубные. Это указывает, что всю работу по управлению сопротивлением и при сжатии, и при отбое берет на себя поршень.
В данной связи, не обращая внимания на кажущуюся простоту этого узла, подбор его конструкции, размера, количества и формы отверстий есть сверхсложной задачей. В целом такие амортизаторы имеют высокие рабочие чёрта. Они еще правильнее держат автомобиль, содействуя лучшей управляемости.
Помимо этого, они действеннее охлаждаются, потому, что воздухом обдувается конкретно рабочий цилиндр. Плюс к этому в тех же габаритах, что и двухтрубные амортизаторы, внутренний диаметр рабочей колбы будет больше, равно как и диаметр поршня. Это указывает больший количество масла, более стабильные характеристики и, снова же, лучшая теплоотдача. Но имеется и минусы.
В отличие от своих двухтрубных «сотрудников», однотрубные более уязвимы от внешних повреждений. Замятая колба конкретно ведет к замене стойки, в то время как двухтрубные имеют собственного рода страховку, либо, в случае если возможно так назвать, щит в виде внешнего цилиндра. К минусам возможно отнести кроме этого высокую чувствительность однотрубных амортизаторов к температуре.
Чем она выше, тем выше давление газового подпора и тверже трудится амортизатор. Иначе, однотрубные стойки возможно устанавливать как угодно, потому, что газ хорошо отделен от масла плавающим поршнем. Кстати, именно это событие разрешает автопроизводителям, устанавливая таковой амортизатор штоком вниз, снижать неподрессоренные веса. Тут же необходимо сообщить и о том, что довольно часто возможно встретить амортизаторы с надетой на них пружиной.
Данный вариант конструкции не относится только к однотрубным стойкам. Просто так добавляется дополнительный упругий элемент, а иногда он и вовсе заменяет главную пружину. Такие конструкции довольно часто имеют возможность регулировки клиренса автомобиля.
Подкручивая особенную винтовую гайку на корпусе амортизатора, поддерживающую пружину снизу, возможно поднять либо опустить автомобиль, соответственно поджав или отпустив пружину. Собственного рода эволюцией однотрубных амортизаторов являются «однотрубники» с выносной компенсационной камерой. В них камера с газовым подпором вынесена за пределы самого амортизатора в отдельный резервуар. Такая конструкция разрешает, не увеличивая размеры самого амортизатора, расширить количество и газа, и масла, что без шуток воздействует на температурный баланс (они более действенно охлаждаются) и стабильность черт. Плюс к этому имеют больший рабочий движение.
Но еще больший эффект от выносной камеры в том, что на пути масла, перетекающего из главного рабочего цилиндра в допкамеру, возможно установить совокупность клапанов, каковые будут играть роль клапана сжатия, как в двухтрубной конструкции. Отделив друг от друга клапана, трудящиеся на отбой и сжатие, возможно заложить большое количество диапазонов регулировки. Возможно поменять жесткость работы амортизатора для разных скоростей перемещения поршня, к примеру малую, среднюю и громадную. И позиций таких регулировок возможно 10 и более.
Иногда возможно встретить и очень экстравагантную совокупность с комплектом перепускных клапанов. Не считая громадного внешнего резервуара, амортизатор облеплен несколькими трубками, на финишах которых находятся регулировочные головки под гаечный ключ либо отвертку. По этим трубкам масло перепускается из над– и подпоршневых камер приятель в приятеля. Регулируя эти перепускные каналы, возможно взять необходимые характеристики работы амортизатора на определенных режимах либо, в случае если быть правильным, положениях поршня. Другими словами такие амортизаторы чувствительны не только к скорости перемещения поршня, но и к его позиции в колбы.
Также, наличие большего числа трубок, по которым проходит масло, содействует лучшему его охлаждению.
Hi-Tech
(Магнитная жидкость; Плоский поток (параболический профиль скорости перемещения))
Не считая примеров борьбы с явлением аэрации, были и другие варианты совершенствования конструкции таких амортизаторов.
Так, к примеру, компания Monroe, применяя особенные заостренные бороздки на стенках рабочей колбы, получала правильной настройки черт амортизатора как для спокойной, так и для активной езды. Необходимо отметить и примеры регулируемых амортизаторов, выстроенных по двухтрубной газонаполненной схеме. Стандартные амортизаторы кроме этого владеют возможностью регулировки, но для этого их нужно разбирать. А имеется варианты конструкций, предлагающие внешнюю регулировку жесткости. Так, компания Koni использует особенный регулировочный штырь, проходящий через шток.
Загнутый финиш этого штыря, поворачивая особенную эксцентриковую шайбу, формирует дополнительную нагрузку на нижние пластины, разрешая настроить упрочнения хода отбоя. Последовательность компаний реализовывают регулировку жесткости работы амортизатора схожим образом, но с применением совокупности перепускных каналов в штоке, несущих ответственность за протекание масла, минуя дроссель. Увлекательный вариант регулировки жесткости предлагает компания Kayaba. На ее амортизаторах серии AGX употребляется клапан, расположенный сбоку амортизатора в нижней части стойки, кроме этого регулирующий перепускание масла в обход поршня.
У конструкций с выносными резервуарами возможностей настройки, как было сообщено выше, куда больше, но все это механические совокупности, требующие остановки и ручной корректировки. Таковой вариант мало подходит к современным серийным машинам, производители которых стремятся создать пассажирам и водителю удобства и максимальный комфорт. Для этих целей разрабатываются новые варианты амортизаторов, имеющих автоматические регулировки жесткости.
Первые такие устройства представляли собой сложнейшие гидравлические совокупности, трудящиеся под большим давлением и регулирующие характеристики работы амортизаторов при помощи трансформации давления масла в рабочем цилиндре. На данный момент им на смену пришли иные устройства, разрешающие изменять характеристики работы амортизаторов при помощи электрических клапанов, причем как в ручном, так и в автоматическом режиме. Как пример возможно привести совокупность CDC (Continuous Damping Control – постоянный контроль демпфирования) компании ZF, использованную на автомобиле Опель Astra. Тут применена схема простого двухтрубного амортизатора с газовым подпором. Регулировка упрочнения на отбой и сжатие осуществляется при помощи двух электромагнитных клапанов, установленных сбоку в нижней части амортизатора и в самого поршня.
Процессорное управление отслеживает множество параметров (скорость, вертикальное ускорение каждого колеса, угол поворота руля и т. д.) и регулирует жесткость по каждому из амортизаторов в отдельности. Имеется и куда более красивая разработка, имеющая, на мой взор, очень радужные возможности. В прошедшем сезоне компания Дженерал моторс представила магнитные амортизаторы на моделях Cadillac Seville и Шевроле Corvette. Совместно с корпорацией Delphi была создана совокупность MRC (Magnetic Ride Control – магнитный контроль перемещения).
В данной совокупности отсутствуют привычные методы регулировки упрочнения. Всю работу берет на себя магнито-реологическая жидкость. Эта жидкость трудится как и в простых амортизаторах, но наряду с этим под действием электромагнитного поля, генерируемого особыми электромагнитными катушками, она способна поменять собственную вязкость. Причем поменять с частотой 1000 раз/сек, и регулировка происходит практически мгновенно. Реакция совокупности занимает всего одну миллисекунду.
Нет ни двигателей, ни соленоидов, ни каких бы то ни было сложных клапанных совокупностей. Таковой магнитный амортизатор несложнее собственных хороших «сотрудников», но, к сожалению, пока не дешевле. Виной тому все еще большая цена устойчивых к расслоению магнито-реологических жидкостей с достаточно широким температурным диапазоном работы. Но весьма похоже, что будущее за аналогичной схемой.
Уж довольно много преимуществ. Упрощаются подвеска и сам амортизатор. Исключается необходимость в стабилизаторах поперечной устойчивости. Потрясающие возможности контроля жесткости подвески.
Большое количество плюсов.